Chương I: Tổng quan về đặc điểm thi công đường hầm và thi công bê tông đường hầm dẫn nước. Chương II: Cơ sở lý luận để kiểm soát chất lượng bê tông và những biện pháp phòng ngừa khuyến tật bê tông đường hầm dẫn nước. Chương III: Quản lý chất lượng thi công bê tông hầm dẫn nước công trình thủy điện sông Giang II – Tỉnh Khánh Hòa -3- CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐẶC ĐIỂM THI CÔNG ĐƢỜNG HẦM VÀ THI CÔNG BÊ TÔNG ĐƢỜNG HẦM DẪN NƢỚC Trong những năm gần đây, loài người yêu cầu không gian dưới đất ngày càng nhiều, do vậy công tác nghiên cứu công trình dưới đất đá cũng có những bước phát triển mạnh mẽ. Trong xây dựng thủy lợi người ta phân đường hầm thành: đường hầm tạm thời và đường hầm lâu dài.
Đường hầm tạm thời dùng để dẫn dòng thi công, còn đường hầm lâu dài thường được dùng để tưới, để dẫn nước hoặc dùng dẫn nước cho nhà máy thủy điện… 1.1 Tổng quan đặc điểm qúa trình thi công đƣờng hầm Chịu ảnh hưởng nhiều của các điều kiện địa chất, địa chất thủy văn (nhất là dọc theo tuyến đường hầm). Các yếu tố này có tác dụng quyết định phương án đào, chống và gia cố… Do vậy việc thăm dò địa chất và địa chất thủy văn phải rất kỹ lưỡng; trong quá trình thi công cần thường xuyên quan sát tình hình địa chất thực tế để kịp thời có biện pháp xử lý thích đáng. Bị hạn chế bởi bề mặt công tác. Đường hầm chỉ có hai mặt công tác là cửa vào và cửa ra, nên mọi công việc phải tiến hành trong đường hầm nên tốc độ thi công bị hạn chế.
Để khắc phục vấn đề này, khi đào các hầm tương đối dài thì khi thi công ta thường tìm thêm biện pháp tăng mặt công tác bằng cách đào thêm hầm phụ, nghách hoặc giếng khối lượng lớn mà điều kiện địa chất và địa hình cho phép. Do hiện trường chật hẹp lại phải tiến hành đồng thời nhiều công việc nên phải đảm bảo dây truyền công tác nhịp nhàng, chặt chẽ đồng bộ là biện pháp tích cực để tăng tốc độ thi công. Cần đặc biệt chú ý công tác an toàn, khi đường hầm đào sâu trong đất đá dễ lở, dễ sinh bụi trong khi khoan nổ mìn, hoặc có thể gặp khí độc có sẵn trong lòng đất hoặc hơi độc sau khi nổ… nên cần chú ý giải quyết vấn đề an toàn cho người và thiết bị làm việc trong hầm.1 Phƣơng pháp thi công đƣờng hầm vùng núi 1.1 Khái niệm cơ bản thi công đƣờng hầm Thi công đường hầm là thuật ngữ gọi chung cho phương pháp thi công xây dựng, kĩ thuật thi công và quản lí thi công các đường hầm và công trình ngầm. Lựa chọn phương pháp thi công chủ yếu phải dựa vào điều kiện địa chất và địa chất thủy văn, kết hợp với kích thước mặt cắt đường hầm chiều dài, kiểu vỏ, công năng sử dụng và trình độ kĩ thuật thi công cùng một số nhân tố khác nghiên cứu cân nhắc tổng hợp lại để quyết định.
Dựa vào tình hình tầng đất mà đường hầm xuyên qua và sự phát triển phương pháp thi công đường hầm hiện nay, phương pháp thi công đường hầm có thể phân loại theo các phương thức sau đây: Phƣơng pháp thi công đƣờng hầm trên núi: - Phương pháp mỏ (Phương pháp khoan mổ): + Phương pháp mỏ truyền thống + Phương pháp Áo mới - Phương pháp dùng máy đào các loại Phƣơng pháp thi công đƣờng hầm nông và trong đất mềm: - Phương pháp dùng máy đào các loại - Phương pháp đào lộ thiên - Phương pháp tường liên tục dưới đất - Phương pháp đào dưới nắp - Phương pháp đào ngầm nông - Phương pháp khiên Phƣơng pháp thi công đƣờng hầm dƣới đáy nƣớc: - Phương pháp hạ chìm - Phương pháp khiên Kĩ thuật thi công đường hầm chủ yếu nghiên cứu giải quyết các phương án và biện pháp kĩ thuật cần thiết cho các loại phương pháp thi công đường hầm nói trên (như phương án và biện pháp thi công đào, tiến sâu, che chắn, xây vỏ); Biện pháp thi công khi đường hầm đi qua các vùng địa chất đặc biệt như: Đất trương -5- nở, hang động caxto, đất sụt, cát chảy, tầng đất các khí mêtan…; Phương pháp và phương thức thông gió, chống bụi, phòng khí độc, chiếu sang thông gió, cung cấp điện nước và phương pháp đo đạc giám sát, khống chế đối với các thấy đổi giới chất của hầm. Quản lý thi công đường hầm chủ yếu giải quyết thiết kế tổ chức thi công (như lựa chọn phương án thi công, biện pháp kĩ thuật thi công, bố trí hiện trường, khống chế tiến độ, cung ứng vật liệu, bố trí lao động, máy móc…) và một số vấn đề khác quản lý kĩ thuật, quản lý kế hoạch, quản lý chất lượng, quản lý kinh tế, quản lý an toàn… 1.2 Phƣơng pháp Áo mới – NATM Trình tự và nguyên tắc cơ bản thi công theo phương pháp Áo mới Trình tự thi công theo phương pháp Áo mới (Hình 1.1 Trình tự thi công theo phương pháp Áo mới Nguyên tắc cơ bản của thi công theo phương pháp Áo mới Nguyên tắc cơ bản của thi công theo phương pháp Áo mới có thể quy nạp như sau: ít làm lay động, phun neo sớm, chăm chú đo đạc, nhanh chóng khép kín. - Ít làm lay động: Khi tiến hành đào mở đường hầm, cần hết sức giảm thiểu số lần lay động đất đá, cường độ lay động, phạm vi lay động và thời gian lay động -6- liên tục kéo dài. Vì thế nên dùng máy đào đất đá mà không dùng phương pháp khoan nổ để đào.
Khi dùng phương pháp khoan nổ để đào, cần phải nghiêm khắc tiến hành khống chế nổ phá dùng cách đào tiết diện lớn; căn cứ loại đất đá, phương pháp đào, điều kiện che chống lựa chọn hợp lí chiều dài đào sâu một tuần hoàn; đối với đất đá tự ổn định kém chiều dài đào sâu tuần hoàn nên ngắn lại; việc che chống phải khẩn trưởng theo kịp mặt đào, rút ngắn thời gian để đất đá bị bong rời không che chống. - Phun neo sớm: Sau khi đào xong cần che chống phun neo thời kỳ đầu, làm cho ứng suất đất đá đi vào trạng thái khống chế ổn định. Làm như thế, một mặt là ta khống chế cho đất đá biến dạng quá độ mà sinh ra sụt lở mất ổn định; còn một mặt khác làm cho đất đá phát triển biến dạng vừa phải, để phát huy đầy đủ năng lực tự chịu tải của mình. Khi cần thiết có thể có biện pháp che chống trước.
- Chăm chú đo đạc: Lấy phương pháp đo đạc bằng máy hoặc trực quan và số liệu đo đạc bảo đảm để đánh giá trạng thái ổn định của đất đá (hoặc đất đá đã được gia cố hoặc phán đoán xu thế phát triển động thái của chúng, nhằm điều chỉnh kịp thời hình thức che chống, phương pháp đào bới, bảo đảm thi công được tiến hành thuận lợi và an toàn. Đo đạc trắc địa là một tiêu chí quan trọng của lí luận hầm và công trình ngầm hiện đại, là biện pháp để nắm vững quá trình thay đổi động thái của đất đá và là căn cứ, số liệu để tiến hành thiết kế, thi công công trình. - Nhanh chóng khép kín: một mặt là chỉ phải dùng biện pháp che chống bằng phun bê tông ngay, tránh cho đất đá bị bóc trần dài ngày bị giảm sút cường độ và tính ổn định, nhất là đối với địa tầng mềm yếu dễ bị phong hóa, còn mặt khác trọng yếu hơn là nếu kịp che chống bịt kín thì không chỉ ngăn không cho đất đá biến dạng mà còn làm cho lớp che chống và tầng đất ở vào trạng thái cộng đồng hợp tác chịu lực tốt với nhau.2 Công tác đào hầm Thi công đường hầm là phải đào lấy đi khối đất đá trong phạm vi lòng hầm và hết sức giữ độ ổn định đất đá trong đường hầm. Như vậy, công tác đào là quan trọng nhất trong thi công đường hầm và là công tác mấu chốt.
Trong quá trình đào -7- đường hầm đất đá có ổn định hay không chủ yếu là do điều kiện địa chất công trình của bản thân đất đá, nhưng việc đào đất đá cũng có ảnh hưởng trực tiếp và trọng yếu đến trạng thái ổn định của đất đá xung quanh. Vì thế, nguyên tắc cơ bản của công tác đào hầm là: Trên cơ sở bảo đảm ổn định đất đá xung quanh hoặc giảm thiểu lay động đến đất đá vây quanh, lựa chọn phương pháp đào và phương thức tiến sâu, tìm mọi cách nâng cao tiến độ đào sâu. Mục này chủ yếu giới thiệu phương pháp thi công đào hầm, phương pháp đào tiến sâu và nguyên tắc lựa chọn chúng, cùng với việc giới thiệu tương đối chi tiết phương thức đào sâu bằng khoan lỗ nổ phá.1 Phƣơng pháp đào hầm Trong thi công đường hầm, phương pháp đào là một trong những nhân tố trọng yếu ảnh hưởng đến đất đá vây quanh. Vì thế, khi lựa chọn phương pháp đào cần tiến hành phân tích tổng hợp các nhân tố có liên quan như: hình dạng mặt cắt đường hầm to hay nhỏ, điều kiện địa chất công trình của đất đá xung quanh, điều kiện che chống, yêu cầu về thời hạn, chiều dài công trường, năng lực cơ giới được trang bị, tính kinh tế… trên cơ sở phân tích đó lựa chọn để dùng phương pháp đào thích đáng.
Nhất là điều kiện che chống thích ứng với nó. Phương pháp đào đường hầm thực tế là chỉ phương pháp đào hầm thành hình. Theo tình hình các bộ phận mặt cắt đường đào có thể chia ra làm: phương pháp đào toàn mặt cắt, phương pháp đào bậc thang, phương pháp đào từng bộ phận. Phƣơng pháp đào toàn mặt cắt Phương pháp đào toàn mặt cắt là chỉ cách theo thiết kế đào toàn mặt cắt để hình thành hầm.
Ưu khuyết điểm của phương pháp đào toàn mặt cắt: a. Đào toàn mặt cắt có không gian công tác tương đối lớn thích hợp với thi công cơ giới hóa đồng bộ loại lớn, tốc độ thi công tương đối nhanh và do chỉ có một mặt công tác nên rất tiện cho việc tổ chức và quản lí thi công. Nói chung, nên tăng cường sử dụng phương pháp đào toàn mặt cắt. Nhưng mặt đào tương đối lớn, tính ổn định của đất đá giảm thấp và mỗi lượng tuần hoàn công tác tương đối lớn -8- vì vậy yêu cầu năng lực đào, năng lực xuất đất đá và năng lực che chống tương ứng tương đối mạnh.